1、钛,钛的发现和命名 钛的存在 钛的冶炼钛的性质 钛的重要化合物 钛的应用,温秋岳、袁捷、贾天庆、袁森黄荣宇、吕文来、黄润,人类从石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、铝合金时代，走向了钛金属时代，钛将为人类社会创造出新的奇迹。,钛的发现与命名,钛的命名,795年，奥地利科学家克拉普罗特在研究匈牙利出产的金红石时，也发现了格雷戈尔发现的那种奇特物质。便给它起了新名钛。意思是说，这种金属像古希腊神话中的大力士神“泰坦”那样力大无比。,钛的存在,钛在地壳中的丰度为0.6%,是仅次于Al、Fe、Mg的第四种金属元素。钛总量约为铁的110，含钛1%以上的矿物质在80种上。钛存在极为分散,主要的矿物有
2、金红石(TiO2)和钛铁矿(FeTiO3)。,钛的矿石,钛的性质,钛元素的性质,钛是B族过渡元素，属于活泼金属。其价电子构型3d24s2，因此钛以失去4个电子为特征。主要氧化态有+4,+3及少量+2价的化合物,钛单质的物理性质,金属钛呈银白色,外观似钢熔点16684沸点326020临界温度4350，临界压力1130大气压钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K,钛单质的物理性质（续）,在25时，钛的热容为0.126卡/克原子度热焓1149卡/克原子熵为7.33卡/克原子度金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004钛具有可塑性，强度比较低
3、,低于882.5为晶型，呈密排六方晶格；,高于882.5为稳定的晶型，呈体心立方晶格。,钛属多晶型金属，有两种同素异构晶型,钛单质的化学性质,钛单质的化学性质,钛是具有强烈钝化倾向的金属常温下钛在许多介质中很稳定。介质温度在315以下钛的氧化膜始终保持其特性,钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应 1）卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；2）过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；3）锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体4）惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或 基本上不发生反应,钛的重要化合物,二氧化钛(
4、TiO2),二氧化钛有3种晶型，锐钛型（四方）、板钛型（三方）和金红石型。天然的金红石TiO2因含杂质而呈暗红色、深棕色甚至成黑色。纯净的TiO2是白色粉末状，工业上常称为钛白或钛白粉。,四氯化钛（TiCl4）,四氯化钛是一种无色液体，密度为1.726g/cm3(20时)，熔点为250K，沸点为409K它有刺激性气味, 暴露在空气中会发烟(即TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl),在军事上曾利用TiCl4作烟幕弹；在商业上TiCl4作空中广告,航空航天,钛是航空工业和宇宙航空工业中最有前途的结构材料之一。当飞机、导弹、火箭高速飞行时，其发动机和表面温度相当高，铝合金已不能胜任，应用钛合
5、金是十分合适的。当飞机、导弹、火箭高速飞行时，其发动机和表面温度相当高，铝合金已不能胜任，应用钛合金是十分合适的。钛及其合金在航空工业中主要用于制造飞机发动机和机身。用于制造高压容器，如高压气瓶低温液态燃料箱等。,钛的应用,钛的应用 航空部门的应用,荷兰公司为F-16开发的钛合金起落架,飞机活动腹鳍前接头,飞机发动机,中国第一座原子反应堆回旋加速器,飞机钛合金接头,钛的应用 化工部门的应用（1）,钛的应用 化工部门的应用（2）,化工泵,化工设备,钛合金石油测井仪器,钛合金的料架和料盘,钛螺旋管,钛盘管,医药领域,医疗器械心脏瓣膜牙科整形外科骨折手术,钛及钛合金用作生物材料的主要驱动力,抗蚀性
6、生物相容性 生物黏附性 力学性能、加工性能和适用性,医疗器械,矩形钛质颈椎椎间融合器 旋转镍钛器械 体外取结石钛镍记忆合金医疗器械 钛镍记忆合金医用缝合线钛镍记忆合金肠道吻合器,心脏瓣膜,薄型超轻钛碳心脏瓣膜钛制作心脏起搏器镍钛合金人工心脏瓣膜、心室,真正的人造心脏诞生这次人造心脏移植手术是由肯塔基州路易斯维尔大学的心脏外科医生拉曼格雷和罗伯特道林在犹太医院进行的，手术长达7个小时，获得了圆满成功。据悉，手术结束后，被植入了人造心脏的患者状况良好，自我感觉“非常舒适”。这是一颗用医用塑料和金属钛制造的人工心脏，是第一颗无须与外界进行管线联接的人造心脏，也无须从外界获得动力。在此之前，人造心脏都
7、是临时性的，只是作为患者在获得他人捐赠的心脏之前的替代物。,牙科,Ni-Cr-Ti合金烤瓷牙 锤造超薄钛支架基托纯钛人工牙种植体人造牙根、牙列矫正丝及牙套 可摘局部义齿,整形外科,引用钛金变频超导波直接作用各类色斑 钛合金腿 人造关节,骨折手术,镍钛-聚髌器治疗粉碎性髌骨骨折钛网融合器治疗胸腰段爆裂骨折钛合金夹板治疗颌骨骨折的手术配合 钛合金表面氧化铝涂层组合式可调节下肢内假体,车辆工程,在汽车底板上的应用在动力系统上的应用,在汽车中使用钛可减轻质量,降低燃料消耗,提高汽车的性能。据资料介绍,每降低10%的车体质量就可以减少10%废气排放量及节省7%的燃料消耗,因此,汽车的轻量化将会起到节能、
8、环保的双重功效。,常用汽车零件材料在性能上的比较,显然，当零件基于最佳刚性设计，则钛因弹性模量较低而不合适；如果基于轻质考虑，则选用铝或镁更加合适 。由于车身是基于最大可能的扭曲和弯曲刚性设计的，从而钛主要在底板和动力系统中具有潜在的应用前景。,汽车底板,底板除了单纯减重外还直接影响驾驶舒适性。许多底板零件特别适合用钛。但价格依旧是它们应用的主要障碍,黑色STI钛纤维护底板,动力系统,动力阀是轻质结构材料在动力系统上一引人注目的应用。采用轻质阀可以减重，这对降低能耗和提高发动机性能具有积极作用，同时可以实现二次减重例如采用更轻的阀簧。 举例：德国汽车工业将生产高效轻质阀门的希望寄托于应用-Ti
9、Al合金。,钛在轻工业的应用,钛大约在10余年前出现于轻工业，并在生活日用品和玩具等领域首先获得应用，由于钛具有质轻、强度高、易于氧化着色等特点，钛制品深受消费者青睐！,1.日用品,眼镜架：目前市场出售的眼镜架有纯钛制品、TiNi超弹性合金制品以及和其它材料并用的不等其优点是耐腐蚀、不变色、质轻,手表：用钛制作的手表在国外市场已早有出售，目前世界上已有十多家表厂生产这种手表，其中有全钛表壳，也有部分用钛或用氮化钛，碳化氮的等等。此外，还有供运动员和潜水员使用的特制手表,据说是钛合金外壳哦！,用钛制作的日用品还有照相机、手提箱、保温瓶、耳环、手镯、戒指、项链、胸针等,照相机,纯钛戒指,钛手链,钛
10、金发王,2.体育器材,用Ti-3Al-2.5V合金无缝管制作的高尔夫球棒、棒头，在美国和日本深受体育爱好者的欢迎。此外，钛体育用品还有网球拍、滑雪杖、雪铲、登山冰杖、登山钉、雪橇、击剑防护面罩、钓鱼杆、鱼线以及用作田径赛跑鞋用的注射成型Ti-Fe系鞋底钉等。,钛合金网球排,钛制Big Bertha：Callaway全新发球木和球道木,钛制体育器材,钛金组合铰链,钛合金货架,钛合金赛车,3.文化用品,钛制文化用品有圆珠笔、自动铅笔、名片盒、打火机、裁纸刀和小镊子等，此外还有用钛和不锈钢制的资料存放器。,文具加工镀钛金,限量镀钛福哇闪金,4.钛工艺品,钛的比重高，耐腐蚀、特别是可氧化发色，因此可用
11、于工艺美术的制作，工艺美术类，其产品有雕塑工艺品、版画、奖杯、牌匾等；,钛金镀层陶瓷工艺制品,钛金代替真金用于日用陶瓷、工艺陶瓷、仿古建筑和古建筑修缮、户外铭牌匾额等，可是产品物美价廉。,钛金砖,钛质彩色芳香纪念牌,它是采用粉末冶金方法制造的，通过氧化着色和浸香处理，不仅具有金、红、黄、绿、蓝、青、褐等各种颜色，而且还因添加各种香料散发出不同的香味，还可以制成有立体感的各种套色纪念牌。由于钛的氧化膜硬度高、化学稳定性好，所以耐腐蚀、耐磨损、耐水洗，色彩可永远保持如新。,纳米钛白应用,纳米钛白应用,性能,用途,纳米钛白应用（1）,光催化处理有害污染物光催化作用能杀菌使癌细胞失活光电太阳能转换电池最普遍使用的材料,纳米钛白应用（2）,防晒霜类护肤产品的理想添加材料塑料包装材料透明性很高良好紫外线屏蔽剂可用作树脂油墨着色剂、硅橡胶补强剂、固体润滑剂的添加剂、高效光敏催化剂、吸附剂等,随着科技的发展，钛和钛合金得到了越来越广泛的应用，已经从开始的航空航天和化工等重工业一点点深入到了轻工业，深入到我们生活的方方面面。我们使用的电脑、手机外壳，高尔夫球等等都用到了钛材。钛作为“第三金属”正在我们的生活和生产上扮演越来越重要的角色.,The end,
